無電解電容的330UF 10VLED驅動方案

LED燈珠作為一個半導體器件，其壽命長達50,000小時以上。而led照明驅動方案中普遍用到電解電容（ELectrolyticCapacitor），其壽命則僅為5,000~10,000小時，固然一些知名品牌的電容可以得到更長的壽命時間，如國巨電容。這樣電解電容的短壽命與LED燈珠的長命命之間有一個龐大的差距，減弱了LED的優勢。

　　因而無電解電容LED驅動辦理方案就有很大的吸引力。圖1為基于MT7920的無電解電容LED驅動辦理方案。

圖1 基于MT7920的斷絕LED驅動方案

　　該方案中，在全橋堆之后，用容值較小的CBB高壓陶瓷電容或薄膜電容代替了高壓電解電容，去掉了電解電容，同時也提高了功率因子（PFC）。而輸出電容C8和C9可以用陶瓷電容替代電解電容。從而實現了完全無電解電容。

　　當輸出電容C8、C9回收470uF電解電容，驅動6顆LED時，丈量功效如下：

　　輸入電壓Vin=220VAC，輸入功率Pin=7.54W

　　輸出電壓Vo=19.33V（萬用表讀數）

　　輸出電流Io=327mA（萬用表讀數）

　　輸出功率Po=Vo*Io=6.32W

　　效率η=6.32/7.54=83.8%

　　回收電解電容時的輸出電壓，電流的波形如圖2所示。從波形圖上可以看出，輸出電壓、電流均存在必然的紋波。這在單級PFC恒流驅動方案中不行制止的，加大輸出電容C8、C9， ST電容，可以進一步減小輸出紋波。同時我們留意到示波器上電流、電壓的平均值與萬用表的讀數基內情同。也等于萬用表所丈量到的直流電壓、電流值為平均值。

圖2 輸出回收電解電容（470uFX2）時的電流、電壓波形

（Ch1=藍色：輸出電壓；Ch4=綠色：輸出電流；數學運算=赤色：Ch1*Ch4）

　　進一步，在示波器上，用輸出電壓與輸出電流相乘所得的瞬時功率曲線的平均值6.34W也根基與用平均電壓與平均電流相乘所計較的功率溝通。

　　當輸出電容C8、C9回收22uF陶瓷電容，驅動6顆LED時，丈量功效如下：

　　輸入電壓Vin=220VAC，輸入功率Pin=8.10W

　　輸出電壓Vo=19.07V（萬用表讀數）

　　輸出電流Io=334mA（萬用表讀數）

　　輸出功率Po=Vo*Io=6.37W

　　效率η=6.37/8.10=78.6%

　回收陶瓷電容時輸出電壓、電流的波形如圖3所示。

圖3 輸出回收陶瓷電容（22uFX2）時的電流、電壓波形

（Ch1=藍色：輸出電壓；Ch4=綠色：輸出電流；數學運算=赤色：Ch1*Ch4）

　　與用電解電容時對比， 6.8uf 400v，輸入功率增加了約0.56W（8.10W–7.54W），而輸出功率按萬用表讀數計較根基穩定（6.37Wvs.6.32W），從而導致效率低落了5%。環境真的如此嗎？0.5W的功率跑那邊去了？

　　在圖3中，用輸出電壓與輸出電流相乘所得的瞬時功率曲線的平均值為6.86W，而不是用平均電壓與平均電流計較獲得的6.37W，二者相差0.49W，正好補上了輸入端增加的0.56W。新的效率應該是η=6.37/8.10=84.7%。因此效率是沒有下降的。

　　為什么在無電解電容（回收陶瓷電容）方案中，輸出功率的計較會有如此的差異？原因在于陶瓷電容的容值較小，導致輸出電流的紋波龐大，電流的最低值甚至已經觸底為零值了。

　　此時，輸出電流的紋波已經大于其直流平均值了，也等于輸出電流已經是一個交換電流了。

　　再回收平均電流來計較輸出功率就不符合了。正確的輸出功率計較要領是：

Po=Vo_rms*Io_rms*PF

　　式中Vo_rms和Io_rms別離為輸出電壓和電流的均方根值，PF為功率因子。圖4是輸出為陶瓷電容時，輸出電壓及電流的波形及均方根值。與圖3較量，我們可以發明，對付交換電流來說，平均值與均方根值不再相等了。

　　可是功率因子PF不太容易丈量，用上述的公式在操縱上有必然的難度，我們用瞬時功率（瞬時電壓乘以瞬時電流）的平均值來計較輸出功率就較量容易了，這個操縱可以在示波器上很容易實現。

　　在用電解電容的方案中，由于電解電容的容值較量大，輸出電流的直流值遠大于紋波值，其平均值與均方根值基內情等，用平均電流來計較輸出功率就不會引入太大的誤差。

圖4 輸出回收陶瓷電容（22uFX2）時的電流、電壓波形

（Ch1=藍色：輸出電壓；Ch4=綠色：輸出電流；數學運算=赤色：Ch1*Ch4）